JP4232156B2

JP4232156B2 - Surface-mount type chip antenna, antenna device, and communication device equipped with the same

Info

Publication number: JP4232156B2
Application number: JP2004069114A
Authority: JP
Inventors: 博志青山; 保規高木
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2024-03-11
Also published as: JP2004304783A

Description

本発明は、携帯電話、携帯端末装置などの通信機器に用いるチップアンテナに係わり、基体表面に導電線を巻回した表面実装型のチップアンテナ及びこれを搭載した通信機器に関するものである。 The present invention relates to a chip antenna used in a communication device such as a mobile phone and a portable terminal device, and more particularly to a surface mount type chip antenna in which a conductive wire is wound around a substrate surface and a communication device equipped with the surface mount type chip antenna.

従来の導電線を用いた表面実装型チップアンテナの一例を図２２に示す（特許文献１）。この図はチップアンテナ９０を透過的に示しており、基体９１の長手方向の内部に螺旋状に巻回された導電線９２と、基体９１の表面に形成されると共に導電線９２の一端が接続された給電用端子９３と、基体９１の内部及び表面の少なくとも一方に形成されたグランド端子９４を具備するものである。なお、符号９５は開放端、符号９６はグランドパターンである。このチップアンテナ９０は、導電線９２を基体９１の内部に形成するため、製造工程が複雑であった。また、導電線９２を基体９１の内部に形成するため、製造後に導電線の長さを変えて共振周波数を調節する、あるいは入力インピーダンスを例えば５０オームに整合することが不可能であった。また、たとえ導電線を基体の外表面に螺旋状に巻いた構造にしたとしても、このチップアンテナを基板に実装するには、導電線がある分、基板上に搭載するときの座りが悪く実装安定性に問題があった。また、実装した後も基板に曲げ力が掛かるとチップアンテナ端子部に応力が発生するほか、基板との熱膨張係数の差異による歪みの影響を受けるといった問題もある。 An example of a conventional surface mount chip antenna using conductive wires is shown in FIG. 22 (Patent Document 1). This figure shows the chip antenna 90 transparently. A conductive wire 92 spirally wound in the longitudinal direction of the base 91 is connected to one end of the conductive wire 92 formed on the surface of the base 91. The power supply terminal 93 and a ground terminal 94 formed on at least one of the inside and the surface of the base 91 are provided. Reference numeral 95 denotes an open end, and reference numeral 96 denotes a ground pattern. The chip antenna 90 has a complicated manufacturing process because the conductive wire 92 is formed inside the base 91. Further, since the conductive wire 92 is formed inside the base 91, it is impossible to adjust the resonance frequency by changing the length of the conductive wire after manufacturing, or to match the input impedance to, for example, 50 ohms. Even if the conductor wire is spirally wound around the outer surface of the substrate, the chip antenna can be mounted on the board by the amount of the conductive wire. There was a problem with stability. In addition, if a bending force is applied to the substrate after mounting, stress is generated in the chip antenna terminal portion, and there is a problem that the substrate is affected by distortion due to a difference in thermal expansion coefficient from the substrate.

そこで、このような製造の複雑さ、実装安定性の悪さを解決するものとして例えば特許文献２に開示されたチップアンテナがある。この表面実装型のチップアンテナは、図２３に示すように基体１１０の全周に渡って段差部１２０を設け、この段差部１２０に螺旋状の導電線１３０を巻回し、この導電線１３０の両端を基体１１０の両端の端子部の全周面を覆う導電膜もしくは導電キャップ１４０、１５０を介して接続するものである。 Thus, for example, there is a chip antenna disclosed in Patent Document 2 as a solution to such complexity of manufacturing and poor mounting stability. As shown in FIG. 23, this surface-mount type chip antenna is provided with a stepped portion 120 over the entire circumference of the base 110, and a spiral conductive wire 130 is wound around the stepped portion 120. Are connected via conductive films or conductive caps 140 and 150 covering the entire peripheral surfaces of the terminal portions at both ends of the base 110.

これらの表面実装型アンテナは、携帯電話等の主アンテナとしてだけではなく、無線ＬＡＮ用やＧＰＳ (Global Positioning System)用のチップアンテナとしての用途も多く、携帯電話等のごく限られた小空間内に搭載する必要がある。この場合、表面実装型アンテナで通話するときに使用する電波の周波数帯（800〜900MHz）と、ＧＰＳ電波の周波数帯（1700〜1900MHz）とが異なるため、狭小な空間に通話用アンテナとＧＰＳ情報受信用アンテナを組み込んだものとなる。
また、表面実装型アンテナを搭載した基板にはスピーカやバイブレータ、最近では小型ＣＣＤカメラ等のように電磁波を発生する機器を金属ケースに収納して搭載することが多い。このとき、寸法の制約上、スピーカやバイブレータの近くにアンテナを配設せざるを得ないことも多く、スピーカやバイブレータや小型ＣＣＤカメラ等の金属機能部品とアンテナとの相互干渉を発生することがある。 These surface-mount antennas are used not only as main antennas for mobile phones, but also as chip antennas for wireless LANs and GPS (Global Positioning System). It is necessary to mount on. In this case, the frequency band of the radio wave (800 to 900 MHz) used when talking with the surface mount antenna is different from the frequency band of the GPS radio wave (1700 to 1900 MHz), so the antenna for calling and the GPS information can be used in a narrow space. A receiving antenna is incorporated.
In many cases, a substrate on which a surface mount antenna is mounted is mounted with a device that generates electromagnetic waves, such as a speaker or vibrator, and recently a small CCD camera, in a metal case. At this time, due to size restrictions, it is often necessary to dispose an antenna near the speaker or vibrator, and this may cause mutual interference between the antenna and the metal functional parts such as the speaker, vibrator or small CCD camera. is there.

特開平１１−２０５０２５号公報JP-A-11-205025 特開２００２−１６４１９号公報JP 2002-16419 A

携帯電話などの通信機器では絶えず小型低背であると共に広帯域、且つ高効率であることが望まれる。図２３の表面実装型チップアンテナによれば、実装性については改善されているものの、広帯域幅や高放射利得と言うアンテナ特性の面での配慮がなされていない。例えば、図２３に示すように、段差部１２０は四角柱状の基体全周に渡って設け、端子部１４０、１５０もまた全周に渡って設けられている。これは給電電極に方向性を無くし実装性を向上することにあるが、その為に基体側面の大部分を占める段差部よりも厚い端子部によって基体の高さが制限されてしまう。帯域幅や放射利得の高いアンテナを得るためには、これらの特性と反比例の関係にあるＱ値を低減することが必要である。具体的には比誘電率の小さな材料を用いるか、基体高さを厚くして対応することになる。一方、基体の比誘電率が大きいほど放射電極の長さは短くできる。これらのことより、基体の比誘電率を一定として帯域幅、放射利得を高めようとすると、基体高さを厚くする方向になる。従って、図２３の場合、例え特性を満足する厚さとしても、その上さらに段差部を設けることになるので、さらに基体が厚くなるという問題がある。また、段差部を設ける分基体の断面積が減るので、導電線の巻き長さを確保するためには長手方向の基体寸法を大きくする必要がある。また、製造面でも、従来のものは導電線を導く溝や端子キャップ等が必要となり製造が煩雑でコストのかかるものであった。
また、上述したように小型低背化の要求から、回路基板上ではチップアンテナとスピーカやバイブレータ等の金属機能部品とが近接して配置されることが多い。このとき相互干渉を防止することが望まれる。 In communication devices such as mobile phones, it is desired that they are constantly small and low-profile, and have a wide bandwidth and high efficiency. According to the surface-mounted chip antenna of FIG. 23, although mountability is improved, no consideration is given in terms of antenna characteristics such as wide bandwidth and high radiation gain. For example, as shown in FIG. 23, the stepped portion 120 is provided over the entire circumference of the quadrangular columnar base, and the terminal portions 140 and 150 are also provided over the entire periphery. This is to eliminate the directionality of the power supply electrode and improve the mountability. For this reason, the height of the base is limited by a thicker terminal portion than the step portion occupying most of the side surface of the base. In order to obtain an antenna having a high bandwidth and a high radiation gain, it is necessary to reduce the Q value that is inversely proportional to these characteristics. Specifically, a material having a small relative dielectric constant is used, or the substrate height is increased. On the other hand, the longer the relative dielectric constant of the substrate, the shorter the length of the radiation electrode. For these reasons, if the bandwidth and the radiation gain are increased with the relative dielectric constant of the substrate being constant, the substrate height is increased. Therefore, in the case of FIG. 23, even if the thickness satisfies the characteristics, a step portion is further provided, and thus the substrate becomes thicker. In addition, since the cross-sectional area of the base body is reduced by providing the stepped portion, it is necessary to increase the base body dimension in the longitudinal direction in order to ensure the winding length of the conductive wire. In terms of manufacturing, the conventional one requires a groove for guiding the conductive wire, a terminal cap, etc., and is complicated and expensive to manufacture.
Further, as described above, due to the demand for small size and low profile, chip antennas and metal functional parts such as speakers and vibrators are often arranged close to each other on a circuit board. At this time, it is desired to prevent mutual interference.

そこで、本発明は、インピーダンス調整や実装安定性を良好とし、広帯域幅で放射効率を向上させた表面実装型チップアンテナを提供する。また、チップアンテナとスピーカ、バイブレータ等の金属機能部品との相互干渉を防止したアンテナ装置、及びこれらのチップアンテナやアンテナ装置を用いた通信機器の提供を目的とする。 Therefore, the present invention provides a surface-mounted chip antenna that has good impedance adjustment and mounting stability, and improved radiation efficiency over a wide bandwidth. It is another object of the present invention to provide an antenna device that prevents mutual interference between a chip antenna and a metal functional component such as a speaker and a vibrator, and a communication device using these chip antenna and antenna device.

[課題を解決するための手段]
誘電体、磁性体、またはそれらの混合物でなる基体と、前記基体に巻回した少なくとも１つの導電線と、当該導電線に給電するための少なくとも１つの給電用端子と、前記基体を基板に固着するための固定用端子とを具備してなり、実装する基板と対向する基体の実装面には、前記給電用端子と前記固定用端子が設けられている端子部と、当該端子部を除いて基体長手方向に凹部とを形成し、前記給電用端子と前記固定用端子は前記基板に直接固着できるように前記実装面に印刷形成して設けられ、前記導電線は前記基板と凹部で形成される隙間内に収まるように前記凹部に巻回されてなる表面実装型チップアンテナである。
本発明によれば、凹部の存在によりチップアンテナと、それを実装する基板との間の接触面積が減少するため、実装安定性が良く、実装した後も基板との熱膨張係数の差異による歪みの影響を低減できる効果がある。ここで、実装安定性とは、チップアンテナを基板に半田付け等で固定する際の実装のし易さを言う。実装安定性が良いことから、基板への固定の不確実さが低い。従って、自動組立性が向上する。また、アンテナ特性については導電線の線間容量Ｃｗｓが低減されるため帯域幅が広がる効果もある。その理由は、図４を用いて後述する。更に、同じ比誘電率の基体であれば厚みを小さくでき、電磁波のエネルギーを集中できるので放射効率や利得も向上する効果がある。 [Means for solving problems]
A substrate made of a dielectric material, a magnetic material, or a mixture thereof, at least one conductive wire wound around the substrate, at least one power supply terminal for supplying power to the conductive wire, and fixing the substrate to the substrate ; and a fixing terminal for become in, the mounting surface of the substrate opposite to the substrate for mounting a terminal portion of the said feeding terminal is fixed terminals are provided, with the exception of the terminal portion A recess is formed in the longitudinal direction of the base, and the power supply terminal and the fixing terminal are formed by printing on the mounting surface so that they can be directly fixed to the substrate, and the conductive wire is formed by the substrate and the recess. This is a surface-mounted chip antenna wound around the recess so as to fit within the gap .
According to the present invention, since the contact area between the chip antenna and the substrate on which the chip antenna is mounted is reduced due to the presence of the recess, the mounting stability is good, and the distortion due to the difference in thermal expansion coefficient from the substrate after mounting is also achieved. There is an effect of reducing the influence of. Here, the mounting stability refers to the ease of mounting when the chip antenna is fixed to the substrate by soldering or the like. Due to good mounting stability, the uncertainties of fixing to the substrate are low. Therefore, automatic assembly is improved. In addition, the antenna characteristic has an effect of widening the bandwidth because the inter-line capacitance Cws of the conductive line is reduced. The reason will be described later with reference to FIG. Further, if the substrates have the same relative dielectric constant, the thickness can be reduced and the energy of electromagnetic waves can be concentrated, so that there is an effect of improving radiation efficiency and gain.

本発明の表面実装型チップアンテナにおいて、前記導電線が平角導電線であることは望ましい。これによると、表皮効果の影響が低減されるため、直流抵抗の低さと相俟って損失が少ない効果がある。その理由は、図６を用いて後述する。
本発明の表面実装型チップアンテナでは、その基体の高さは５ｍｍ以下、基体の長さは３０ｍｍ以下、凹部の高さは基体高さの１／２以下であり、前記平角導線は、幅２ｍｍ以下、厚さ０．０１〜０．２ｍｍであることが望ましい。その理由は後述する。
また、前記導電線を複数備えており、前記端子部を少なくとも２つ有し、複数の周波数帯域に対応できるようにすることができる。これによると、フィルタを必要とせずに複数の周波数帯域、即ち２周波数以上に対応できるマルチバンドアンテナとすることができる。 In the surface-mounted chip antenna of the present invention, it is desirable that the conductive wire is a flat conductive wire. According to this, since the influence of the skin effect is reduced, there is an effect that the loss is reduced in combination with the low DC resistance. The reason will be described later with reference to FIG.
In the surface-mounted chip antenna of the present invention, the height of the base is 5 mm or less, the length of the base is 30 mm or less, the height of the recess is ½ or less of the height of the base, and the flat wire has a width of 2 mm. Hereinafter, the thickness is desirably 0.01 to 0.2 mm. The reason will be described later.
In addition, a plurality of the conductive wires can be provided, and at least two of the terminal portions can be provided so as to be compatible with a plurality of frequency bands. According to this, it can be set as the multiband antenna which can respond to a several frequency band, ie, two or more frequencies, without requiring a filter.

また、本発明のもう一つの特徴は、スピーカ、バイブレータ、小型ＣＣＤカメラ等の金属機能部品の近くに、具体的にはチップアンテナから放射される電磁波の波長の４分の１（λ／４）以内の距離に配設される表面実装型チップアンテナと、前記金属機能部品の電源部側端子に接続したフィルタ回路とでなる表面実装型アンテナ装置である。尚、本発明ではチップアンテナと上記金属機能部品等を含めてアンテナ装置と言う。
本発明によれば、配置場所の制約を受けることなく、例えばＧＰＳ情報受信アンテナとスピーカやバイブレータなどの相互干渉をフィルタにより防止でき、且つ通話用アンテナの機能を妨害することもない。 Another feature of the present invention is that it is close to a metal functional part such as a speaker, a vibrator, a small CCD camera or the like, specifically, a quarter of the wavelength of an electromagnetic wave radiated from a chip antenna (λ / 4). And a filter circuit connected to the power supply unit side terminal of the metal functional component. In the present invention, the term “antenna device” includes a chip antenna and the above-mentioned metal functional parts.
According to the present invention, mutual interference between a GPS information receiving antenna and a speaker, a vibrator, or the like can be prevented by a filter without being restricted by an arrangement location, and the function of the telephone antenna is not disturbed.

ここで用いるチップアンテナとして、誘電体、磁性体、またはそれらの混合物からなる基体と、この基体の実装面に設けられた少なくとも1つの端子部と、前記基体の実装面に前記端子部を除いて設けられた凹部と、前記基体に螺旋状に巻回された少なくとも１つの導電線を具備してなる表面実装型チップアンテナが挙げられる。
また、上記チップアンテナにおいて、導電線が平角導電線であることは望ましい。
このチップアンテナは、その基体の高さは５ｍｍ以下、基体の長さは３０ｍｍ以下、凹部の高さは基体高さの１／２以下であり、前記平角導線は、幅２ｍｍ以下、厚さ０．０１〜０．２ｍｍであることは望ましい。
また、導電線を複数備えており、端子部を少なくとも２つ有し、複数の周波数帯域に対応できるようにしたチップアンテナを用いることが出来る。 As the chip antenna used here, a substrate made of a dielectric material, a magnetic material, or a mixture thereof, at least one terminal portion provided on the mounting surface of the substrate, and the terminal portion on the mounting surface of the substrate are excluded. A surface-mounted chip antenna comprising a recessed portion provided and at least one conductive wire spirally wound around the base body may be mentioned.
In the chip antenna, it is desirable that the conductive wire is a flat conductive wire.
In this chip antenna, the height of the base is 5 mm or less, the length of the base is 30 mm or less, the height of the recess is ½ or less of the height of the base, and the rectangular conductive wire has a width of 2 mm or less and a thickness of 0 It is desirable that the thickness is 0.01 to 0.2 mm.
In addition, a chip antenna that includes a plurality of conductive wires, has at least two terminal portions, and can handle a plurality of frequency bands can be used.

もう一つの本発明は、上記した何れかの表面実装型チップアンテナや表面実装型アンテナ装置を搭載したことを特徴とする通信機器である。本発明によると、製造が容易で且つ信号の送受信感度の高いものが得られる効果がある。 Another aspect of the present invention is a communication device characterized by mounting any of the above-described surface-mounted chip antennas or surface-mounted antenna devices. According to the present invention, it is possible to obtain a product that is easy to manufacture and has high signal transmission / reception sensitivity.

本発明によれば、簡単な工程で製造でき且つ調整もでき、実装安定性も良いもので、なお且つ広帯域幅で放射効率が向上したアンテナ特性に優れたチップアンテナが実現できる。また、アンテナ装置周囲のノイズ、相互干渉を防止してアンテナ特性を最大限に引き出すアンテナ装置となすことができる。 According to the present invention, it is possible to realize a chip antenna excellent in antenna characteristics that can be manufactured and adjusted by a simple process, has good mounting stability, and has a wide bandwidth and improved radiation efficiency. Further, it is possible to provide an antenna device that maximizes antenna characteristics by preventing noise and mutual interference around the antenna device.

［チップアンテナの基本構成］
図１において、表面実装型チップアンテナ８０（以下、単にアンテナと言う。）は、誘電体からなる基体１０と、基体１０の実装面（裏面）１１の一方の端部に設けられた給電用端子２１と、基体１０の実装面１１の他方の端部に設けられた基板固定用端子２２と、基体１０の実装面となる主面１１に給電用端子２１と固定用端子２２を設けた部分を除いて設けられた凹部３０と、基体１０に螺旋状に巻回された導電線４０とから構成されている。
実装面１１に対向する一方の主面１２には凹部を設けない。これは、基体１０の巻線枠の断面積を有効利用して、限られたサイズの中で巻線の自己インダクタンスを最大とすることにより、アンテナのＱ値を下げて広帯域化を図るためである。また、自己インダクタンスが大きくなるに従い、アンテナの共振周波数が低下することから、共振周波数が一定の条件ではチップアンテナの小型化を図ることが可能となる。
給電用端子２１と導電線４０との間の接続は、半田付け、ロウ付け、カシメ、溶接、圧着などにより電気的に接続される。給電用端子２１と固定用端子２２は、予めＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕなどの電極で形成されており、導電ペーストによる印刷法、メッキ、半田メッキなどで形成できる。
図１（ｂ）は、給電用端子２１、固定用端子２２、導電線４０の接続を分かり易くするために基体１０を透視した模式図である。導電線４０は固定用端子２２と接続されず、開放部４２を介して電気的に絶縁されている。従って、導電線４０の一端は接続部４１ｓで給電用端子２１に接続されているが、導電線４０の他端４１ｅは開放端となり電磁波の送受信を行う。
図１（ｃ）は、図１（ａ）で示したチップアンテナ８０を反対側から見た斜視図である。即ち、開放端側側面１４を見たものである。開放部４３を介して導電線４０の他端４１ｅは開放端４２となっていることを示している。 [Basic configuration of chip antenna]
In FIG. 1, a surface-mounted chip antenna 80 (hereinafter simply referred to as an antenna) is a power supply terminal provided at one end of a base 10 made of a dielectric and a mounting surface (back side) 11 of the base 10. 21, a substrate fixing terminal 22 provided at the other end of the mounting surface 11 of the base body 10, and a portion where the power supply terminal 21 and the fixing terminal 22 are provided on the main surface 11 serving as the mounting surface of the base body 10. It is comprised from the recessed part 30 provided except and the conductive wire 40 wound by the base | substrate 10 at the spiral.
A concave portion is not provided on one main surface 12 facing the mounting surface 11. This is because the cross-sectional area of the winding frame of the base 10 is effectively used to maximize the self-inductance of the winding within a limited size, thereby lowering the Q value of the antenna and increasing the bandwidth. is there. Further, since the resonance frequency of the antenna decreases as the self-inductance increases, the chip antenna can be downsized under the condition that the resonance frequency is constant.
The connection between the power feeding terminal 21 and the conductive wire 40 is electrically connected by soldering, brazing, caulking, welding, crimping, or the like. The power feeding terminal 21 and the fixing terminal 22 are formed in advance by electrodes such as Ag, Ag-Pd, and Cu, and can be formed by a printing method using a conductive paste, plating, solder plating, or the like.
FIG. 1B is a schematic view of the base 10 in order to make it easy to understand the connection of the power supply terminal 21, the fixing terminal 22, and the conductive wire 40. The conductive wire 40 is not connected to the fixing terminal 22 and is electrically insulated through the opening 42. Accordingly, one end of the conductive wire 40 is connected to the power feeding terminal 21 by the connecting portion 41s, but the other end 41e of the conductive wire 40 becomes an open end and transmits and receives electromagnetic waves.
FIG. 1C is a perspective view of the chip antenna 80 shown in FIG. 1A as viewed from the opposite side. That is, the open end side surface 14 is viewed. It shows that the other end 41 e of the conductive wire 40 is an open end 42 through the open portion 43.

［基体と凹部の構成］
図２は、本発明のチップアンテナ８０における凹部３０の作用を説明するための図である。図２（Ａ）は本発明の凹部３０を具備する場合、図２（Ｂ）は具備しない場合を示す。（Ａ）において、基板５０に対向する実装面となる主面１１における導電線４０間の線間容量Ｃｗｓは、誘電率が１の空気を介して形成される。他方、（Ｂ）においては、実装面となる主面１１は全面が基板５０に接触するから、導電線４０間の線間容量Ｃｗｓは基板の比誘電率４〜５程度の実装面となる主面１１を介して形成される。従って、（Ｂ）における導電線４０間の導電線４０の線間容量Ｃｗｓは（Ａ）の場合に比べてはるかに大きく、好ましくない。
次に、図３を用いて、上記した図２（Ａ）と図２（Ｂ）との間のアンテナの帯域幅の大小について説明する。図３は図２のアンテナの等価回路図を示す。実際には図示しない導電線４０などの抵抗Ｒが存在するが、ここでは抵抗分Ｒをゼロとした理想的な状態を示し、導電線４０のインダクタンスＬｗに導電線４０の線間容量Ｃｗｓが並列接続されている。図２（Ｂ）における導電線４０間の線間容量Ｃｗｓは、図２（Ａ）の場合に比べて誘電率の倍数以上は大きいから、アンテナの尖鋭度を示すＱ値が大きくなり、Ｑ値の逆数が関係する帯域幅は狭くなってしまう。それに比べて、図２（Ａ）に示す本発明のチップアンテナ８０ではＱ値が小さく、帯域幅が広い。これについて説明すると、図３のアンテナ等価回路において、巻線間の静電容量をＣｗｓ、巻線と基板上に設けられた接地との静電容量をＣｗｇとすると、基体の比誘電率が真空の比誘電率（＝１）よりも大きいためＣｗｓ＞＞Ｃｗｇとなる。従って、Ｑ∝√（Ｃｗｓ／Ｌｗｓ）、帯域幅ＢＷ∝１／Ｑの関係より、概略ＢＷ∝√（Ｌｗｓ／Ｃｗｓ）が導かれる。すなわち、Ｌを大きく、Ｃを小さくするほど帯域幅ＢＷが広がる。この結果、チップアンテナの周波数ばらつきや、端末周囲の人体（顔や手など）が近接することによって共振周波数が変動しても、安定かつ信頼性の高い無線通信を実現できる。図２（Ａ）のアンテナでは巻線周囲の誘電体が基体のみであり、図２（Ｂ）のアンテナに比べてＣｗｓが小さいため、広帯域化を図れる。そして、さらなる広帯域化のためには、基体を磁性体、あるいは誘電体と磁性体を混合物で構成し、自己インダクタンスＬｗｓを大きくすることが望ましい。 [Configuration of base and recess]
FIG. 2 is a view for explaining the operation of the recess 30 in the chip antenna 80 of the present invention. FIG. 2A shows a case where the concave portion 30 of the present invention is provided, and FIG. 2B shows a case where the concave portion 30 is not provided. In (A), the inter-line capacitance Cws between the conductive lines 40 on the main surface 11 which is the mounting surface facing the substrate 50 is formed through air having a dielectric constant of 1. On the other hand, in (B), since the entire main surface 11 which is the mounting surface is in contact with the substrate 50, the inter-line capacitance Cws between the conductive lines 40 is the mounting surface having a relative dielectric constant of about 4 to 5 on the substrate. It is formed via the surface 11. Accordingly, the inter-line capacitance Cws between the conductive lines 40 in (B) is much larger than that in (A), which is not preferable.
Next, the magnitude of the bandwidth of the antenna between FIG. 2A and FIG. 2B will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the antenna of FIG. Actually, there is a resistance R such as a conductive line 40 (not shown), but here, an ideal state in which the resistance R is zero is shown, and the line capacitance Cws of the conductive line 40 is parallel to the inductance Lw of the conductive line 40. It is connected. Since the line-to-line capacitance Cws between the conductive lines 40 in FIG. 2B is larger than a multiple of the dielectric constant as compared with the case of FIG. 2A, the Q value indicating the sharpness of the antenna increases, and the Q value The bandwidth related to the inverse of becomes narrow. In contrast, the chip antenna 80 of the present invention shown in FIG. 2A has a small Q value and a wide bandwidth. To explain this, in the antenna equivalent circuit of FIG. 3, when the capacitance between the windings is Cws and the capacitance between the winding and the ground provided on the substrate is Cwg, the relative dielectric constant of the substrate is vacuum. Since it is larger than the relative dielectric constant (= 1), Cws >> Cwg. Accordingly, an approximate BW∝√ (Lws / Cws) is derived from the relationship between Q∝√ (Cws / Lws) and bandwidth BW∝1 / Q. That is, the bandwidth BW increases as L increases and C decreases. As a result, stable and highly reliable wireless communication can be realized even if the resonance frequency fluctuates due to the frequency variation of the chip antenna or the proximity of the human body (face, hand, etc.) around the terminal. In the antenna of FIG. 2A, the dielectric around the winding is only the base, and Cws is smaller than that of the antenna of FIG. In order to further increase the bandwidth, it is desirable to increase the self-inductance Lws by configuring the base body with a magnetic material or a mixture of a dielectric material and a magnetic material.

また、帯域幅を広くとれるため、本発明のチップアンテナにおいては、例えば導電線を２つ形成して、２つの周波数に１個のチップアンテナで対応できるデュアルバンド対応が可能となる。具体的には、アンテナ給電端子を基体上の異なる位置に設け、この端子から基体の廻りに螺旋状に巻線を行う。このとき、両端子は基体の両端、あるいは中央にあっても良く、互いの巻線は接触しない構造となる。この場合、アンテナを切り換えるためのスイッチやフィルタは不要になる利点がある。後に実施例で具体的に説明する。
また、本発明においては、凹部３０を実装面側のみに設けることにより、図２３の従来例で述べたように基体両端の端子部の厚さが基体高さを決定するようなことがない。よって、同じ比誘電率の基体であれば上面に段差部を設けない分高さを減少することができる。また、実装面の凹部３０があることによりチップアンテナ８０と実装する基板５０との間の接触面積が減少する。よって、実装する際の安定性が良く、実装した後も基板との熱膨張係数の差異による歪みの影響を低減できる。
図１に示す実施態様では、基体１０の両端部を除いて、段差により凹部３０が形成されている。基体１０の両端部に印刷形成された給電用端子２１と固定用端子２２を設けた部分を除いて凹部３０が形成されている。ここで「給電用端子２１と固定用端子２２を除いて」とは、給電用端子２１と固定用端子２２以外の全てというのではなく、給電用端子２１と固定用端子２２、及びそれの形成に必要な部分、強度を保持するに必要な部分などを含んだ部分を除いてという意味である。図１に模式的に示したように、給電用端子２１と固定用端子２２の各々から少し内側に段差を形成する。この段差は直角である必要は無く、テーパや丸みを持たせるなど任意の形状とすることができる。
凹部３０は、完成された基体１０から切削、研削などの加工手段で形成しても良いが、金型による粉体加圧成形により基体１０と同時に一体形成することもできる。金型に凹部３０に対応する突起部を設けておくことにより、誘電体の粉末を加圧焼結する際に塑性加工できる。この形状の場合その方が材料歩留まり、生産性が高いと考えられる。 In addition, since the bandwidth can be widened, the chip antenna of the present invention can be adapted to dual band, for example, by forming two conductive lines and supporting one frequency for two frequencies. Specifically, antenna feeding terminals are provided at different positions on the substrate, and winding is performed spirally from the terminals around the substrate. At this time, both terminals may be at both ends or the center of the base, and the windings are not in contact with each other. In this case, there is an advantage that a switch and a filter for switching the antenna are not necessary. This will be specifically described later in Examples.
Further, in the present invention, by providing the recess 30 only on the mounting surface side, the thickness of the terminal portions at both ends of the base does not determine the base height as described in the conventional example of FIG. Therefore, if the substrates have the same relative dielectric constant, the height can be reduced by not providing the step portion on the upper surface. Further, the presence of the recess 30 on the mounting surface reduces the contact area between the chip antenna 80 and the substrate 50 to be mounted. Therefore, the stability at the time of mounting is good, and the influence of distortion due to the difference in thermal expansion coefficient from the substrate can be reduced even after mounting.
In the embodiment shown in FIG. 1, the recess 30 is formed by a step except for both ends of the base 10. Concave portions 30 are formed except for the portions where the power supply terminals 21 and the fixing terminals 22 printed on both ends of the substrate 10 are provided. Here, “except for the power feeding terminal 21 and the fixing terminal 22” means not all but the power feeding terminal 21 and the fixing terminal 22, but the power feeding terminal 21, the fixing terminal 22, and formation thereof. This means that parts other than those necessary to maintain the strength and parts necessary to maintain strength are excluded. As schematically shown in FIG. 1, a step is formed slightly inside each of the power supply terminal 21 and the fixing terminal 22. The step does not need to be a right angle, and can have any shape such as taper or roundness.
The recess 30 may be formed from the completed substrate 10 by a processing means such as cutting or grinding, but may be formed integrally with the substrate 10 by powder pressure molding using a mold. By providing a protrusion corresponding to the recess 30 in the mold, plastic working can be performed when pressure-sintering the dielectric powder. In the case of this shape, it is considered that the material yield is higher and the productivity is higher.

アンテナ基体１０の寸法の好ましい範囲について述べる。
アンテナ基体の長さは１０〜３０ｍｍが良く、１０ｍｍ未満だと導電線４０の巻回が困難になり、３０ｍｍを超えると大型となり表面実装型のチップアンテナとして好ましくない。幅は２〜１０ｍｍが良く、２ｍｍ未満だと導電線４０の巻回が困難になり、１０ｍｍを超えると大型となり表面実装型のチップアンテナとして好ましくない。高さは１〜５ｍｍが良く、１ｍｍ未満だと導電線４０の巻回が困難になり、５ｍｍを超えると大型となり表面実装型のチップアンテナとして好ましくない。
また、凹部３０の深さｄｇは、０．０１ｍｍ以上で、基体１０の高さの１／２程度以下が好ましい。０．０１ｍｍ未満だと実装安定性と帯域幅の拡大効果が無く、基体１０の高さの１／２程度を超えると基体１０の断面積が減少して導電線４０の巻枠の断面積が減少しアンテナ利得の低下を招く恐れがある。これについては以下に詳しく述べる。
アンテナの自己インダクタンスをＬ［Ｈ］とすると、Ｌは（１）式で表される。
Ｌ＝ｎ²×Ｔ×Ｗ×μ ・・・（１）
ここで、ｎは導電線の巻数［ターン］、μは透磁率（＝μ_ｃ×μ₀）、μ_ｃは基体の比透磁率、μ₀は真空の透磁率（1.257×10^-6H/m）、Ｈ、Ｔ、Ｗは図１（ａ）参照。
導電線による静電容量Ｃ［Ｆ］は次式（２）で表される。
Ｃ＝（ｎ²／Ｄ）×（Ｔ＋Ｗ）×２×Ｐ×ε ・・・（２）
ここで、εは基体の実効誘電率で次式（３）で表される。
ε＝ε₀×√（ε_c×Ｔ／Ｈ）²＋（１−Ｔ／Ｈ）² ・・・（３）
ここで、ε_ｃは基体の比誘電率、ε_０は真空の誘電率（＝8.855×10^−１２F/m）
また、アンテナの共振周波数をｆ_０[Hz]とすると、
ｆ_０＝２Π／√ＬＣ・・・（４）
Ｑ＝√Ｃ／Ｌ・・・（５）
これに（１）（２）式を代入すると、次式（６）となる。
Ｑ＝√（（2×Ｐ）／Ｄ）×（１／Ｗ＋１／Ｔ）×ε／μ ・・・（６）
次に、Ｄ＝３０ｍｍ、Ｐ＝１ｍｍ、Ｗ＝３ｍｍ、Ｈ＝３ｍｍ、ε_ｃ＝３０、μ_ｃ＝１とし、Ｔ／ＨについてＱ値を求めると、図２０のようになる。
また、帯域幅ＢＷは次式（７）で得られる。
ＢＷ＝（１／Ｑ）×（ｆ_０／１００）・・・（７）
ここでｆ_０＝８００［MHz］の場合、図２１のようになる。
図２０、図２１より、Ｔ／Ｈの範囲は基体の高さの１／２程度以下が好ましいことが分かる。 A preferred range of dimensions of the antenna base 10 will be described.
The length of the antenna substrate is preferably 10 to 30 mm, and if it is less than 10 mm, it is difficult to wind the conductive wire 40, and if it exceeds 30 mm, the antenna substrate becomes large and is not preferable as a surface-mounted chip antenna. The width is preferably 2 to 10 mm, and if it is less than 2 mm, it is difficult to wind the conductive wire 40, and if it exceeds 10 mm, it becomes large and unpreferable as a surface-mounted chip antenna. The height is preferably 1 to 5 mm, and if it is less than 1 mm, it is difficult to wind the conductive wire 40, and if it exceeds 5 mm, it becomes large and unpreferable as a surface-mounted chip antenna.
The depth dg of the recess 30 is preferably 0.01 mm or more and about ½ or less of the height of the substrate 10. If it is less than 0.01 mm, there will be no effect of expanding the mounting stability and bandwidth, and if it exceeds about ½ of the height of the base 10, the cross-sectional area of the base 10 decreases and the cross-sectional area of the winding frame of the conductive wire 40 becomes small There is a risk that the antenna gain will be reduced. This will be described in detail below.
Assuming that the antenna self-inductance is L [H], L is expressed by equation (1).
L = n ² × T × W × μ (1)
Here, n is the number of turns [turns] of the conductive wire, μ is the magnetic permeability (= μ _c × μ ₀ ), μ _c is the relative magnetic permeability of the substrate, μ ₀ is the vacuum magnetic permeability (1.257 × 10 ⁻⁶ H / m), H, T, W refer to FIG.
The capacitance C [F] due to the conductive wire is expressed by the following equation (2).
C = (n ² / D) × (T + W) × 2 × P × ε (2)
Here, ε is an effective dielectric constant of the substrate and is expressed by the following equation (3).
ε = ε ₀ × √ (ε _c × T / H) ² + (1−T / H) ² (3)
Here, ε _c is the relative permittivity of the substrate, ε ₀ is the permittivity of vacuum (= 8.855 × 10 ⁻¹² F / m)
If the resonance frequency of the antenna is f ₀ [Hz],
f ₀ = 2Π / √LC (4)
Q = √C / L (5)
Substituting the equations (1) and (2) into this results in the following equation (6).
Q = √ ((2 × P) / D) × (1 / W + 1 / T) × ε / μ (6)
Next, when D = 30 mm, P = 1 mm, W = 3 mm, H = 3 mm, ε _c = 30, and μ _c = 1, the Q value for T / H is obtained as shown in FIG.
Further, the bandwidth BW is obtained by the following equation (7).
BW = (1 / Q) × (f _0/100 ) (7)
Here, when f ₀ = 800 [MHz], it is as shown in FIG.
20 and 21 that the T / H range is preferably about ½ or less of the height of the substrate.

［導電線の構成］
本発明において、導電線４０の断面形状は丸や平角、形態は板や箔など種々のものが使用可能であるが、平角の板状電線が好ましい。
図４を用いて、その理由を説明する。本発明に係る平角導電線においては、図４に示すように、Ｗｗ＞Ｔｗの関係がある。ここで、Ｗｗは導電線４０の幅、Ｔｗは導電線４０の厚みである。図４（Ａ）は導電線４０に平角導電線を用いた場合、図４（Ｂ）は丸電線を用いた場合を示す。（Ａ）に示すように平角導電線は基体１０に面接触するから、電気力線ELは基体１０の内部を均一に分布する。他方、（Ｂ）に示すように丸電線は基体１０に点接触するため、電気力線ELは集中する。従って、丸電線の場合には高周波電流が接触点付近に集中して流れるため損失が大きい。それに比べて、平角導電線を用いた場合には電流が全面に流れるために損失が低減され、アンテナ利得が向上する。また、丸電線の場合には点接触に過ぎないから、電線の変位、ずれを防止する為に溝などの固定手段が必要となるが、平角導電線を用いると溝などの固定手段が必ずしも必要でない。
導電線４０の構成材料としては、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル及びその合金などの導電材料からなる導線が挙げられる。この銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル等の材料には、耐候性等を向上させるために所定の元素を添加してもよい。また、導電材料と非金属材料等の合金を用いてもよい。構成材料としてコスト面や耐食性の面及び作り易さの面から銅及びその合金がよく用いられる。
導電線４０に銅またはその合金を用いる場合、導電線４０の厚みＴｗは０．０１〜０．２ｍｍが好ましい。導電線４０の厚みＴｗが０．０１ｍｍ未満だと導体抵抗が増大して損失となり、導電線４０の厚みＴｗが０．２ｍｍを超えると曲げ強度が過大となり、導電線の作業性の悪化や基体１０を損傷する恐れが高くなるからである。導電線４０にアルミニウムや金などを用いる場合には、この数値範囲は、適宜見直される。他方、導電線４０の幅Ｗｗは導電線４０の厚みＴｗの数倍から２ｍｍ程度の範囲で、適宜に選べばよい。 [Configuration of conductive wire]
In the present invention, the cross-sectional shape of the conductive wire 40 can be round or flat, and various shapes such as a plate or foil can be used, but a flat rectangular electric wire is preferable.
The reason will be described with reference to FIG. In the rectangular conductive wire according to the present invention, there is a relationship of Ww> Tw as shown in FIG. Here, Ww is the width of the conductive wire 40, and Tw is the thickness of the conductive wire 40. 4A shows a case where a rectangular conductive wire is used as the conductive wire 40, and FIG. 4B shows a case where a round electric wire is used. As shown in (A), since the flat conductive wire is in surface contact with the substrate 10, the electric lines of force EL are uniformly distributed inside the substrate 10. On the other hand, as shown in (B), since the round electric wire is in point contact with the base body 10, the electric lines of force EL are concentrated. Therefore, in the case of a round electric wire, high-frequency current flows in a concentrated manner near the contact point, so that loss is large. In contrast, when a rectangular conductive wire is used, the current flows over the entire surface, so that the loss is reduced and the antenna gain is improved. Also, in the case of a round electric wire, it is only a point contact, so a fixing means such as a groove is required to prevent displacement and displacement of the electric wire, but a fixing means such as a groove is necessarily required when using a rectangular conductive wire. Not.
Examples of the constituent material of the conductive wire 40 include a conductive wire made of a conductive material such as copper, silver, gold, aluminum, nickel, and alloys thereof. A predetermined element may be added to materials such as copper, silver, gold, aluminum, and nickel in order to improve weather resistance and the like. Alternatively, an alloy such as a conductive material and a non-metallic material may be used. As a constituent material, copper and its alloys are often used from the viewpoint of cost, corrosion resistance, and ease of production.
When copper or an alloy thereof is used for the conductive wire 40, the thickness Tw of the conductive wire 40 is preferably 0.01 to 0.2 mm. If the thickness Tw of the conductive wire 40 is less than 0.01 mm, the conductor resistance increases and a loss occurs. If the thickness Tw of the conductive wire 40 exceeds 0.2 mm, the bending strength becomes excessive, and the workability of the conductive wire deteriorates and the substrate This is because the risk of damaging 10 increases. When aluminum or gold is used for the conductive wire 40, this numerical range is reviewed as appropriate. On the other hand, the width Ww of the conductive line 40 may be appropriately selected within a range of several times the thickness Tw of the conductive line 40 to about 2 mm.

また、導電線４０の線間容量Ｃｗｓを低減するために、平角線の導電線４０のピッチＰｗは大きくすることが好ましい。また、導電線４０の厚みＴｗを薄くした方が導電線４０の線間容量Ｃｗｓを低減できる。対向する平角線の側面部の面積が減少するからである。これら導電線４０の幅Ｗｗ、導電線４０のピッチＰｗ、導電線４０の厚みＴｗは、複合的に線間容量などの電気的特性に関係するため、必要なアンテナ特性に応じて、これらの値を決定すればよい。すなわち、
Ｃｗｓ∝Ｗｗ×Ｔｗ／（Ｐｗ−Ｗｗ）の関係式が成り立つ。
導電線の断面積をＡｗとすると、Ａｗ＝Ｗｗ×Ｔｗ（＝一定）とすれば、Ｗｗ＝Ａｗ／Ｔｗとなり、これを前式に代入すると、
Ｃｗｓ∝Ａｗ／（Ｐｗ−Ａｗ／Ｔｗ）となる。
従って、理論的にはＴｗを大きくほどＣｗｓは小さくなり、帯域幅は増加するが、実際のアンテナ製作ではＷｗ＜Ｔｗの巻線を行うことは困難であるため、巻線で使用されるＴｗをあらかじめ決めておき、必要な帯域幅からＴｗやＰｗを求めるのが妥当である。 In order to reduce the inter-line capacitance Cws of the conductive lines 40, it is preferable to increase the pitch Pw of the rectangular conductive lines 40. Further, the line capacitance Cws of the conductive line 40 can be reduced by reducing the thickness Tw of the conductive line 40. It is because the area of the side part of the flat wire which opposes reduces. Since the width Ww of the conductive lines 40, the pitch Pw of the conductive lines 40, and the thickness Tw of the conductive lines 40 are related to electrical characteristics such as line-to-line capacitance in a composite manner, these values depend on the required antenna characteristics. Can be determined. That is,
The relational expression of Cws∝Ww × Tw / (Pw−Ww) is established.
Assuming that the cross-sectional area of the conductive wire is Aw, if Aw = Ww × Tw (= constant), then Ww = Aw / Tw.
Cws∝Aw / (Pw−Aw / Tw).
Therefore, theoretically, as Tw is increased, Cws is decreased and the bandwidth is increased. However, in actual antenna production, it is difficult to perform winding of Ww <Tw. It is appropriate to determine in advance and obtain Tw and Pw from the required bandwidth.

次に、導電線４０の形成方法の一例を図１を参照して説明する。予めパターン印刷で給電用端子２１、固定用端子２２が形成された基体１０を準備する。基体１０の端面１５、１６を治具（図示せず）で挟持して巻線機（図示せず）にセットする。同じく導電線機に、リールに巻かれた長尺で導電線４０の幅Ｗｗ：０．８ｍｍ、導電線４０の厚みＴｗ：０．１３ｍｍの導電線４０をセットする。給電用端子２１と導電線４０を接続部４１で半田付けして固定する。基体１０を回転すると共に、導電線機を基体１０の長手方向に移動させることにより導電線４０を基体１０に３．５Ｔ（ターン）巻回する。
本発明においては、導電線４０は丸線、角線どちらでも良いが、上述したように平角線を用いることにより基体１０への導電線作業が安定化する。丸線、角線の場合には導電線作業中に導電線４０が基体１０の長手方向にずれる恐れがあり、基体１０に導電線嵌合用の溝を形成しなければならなくなることもあるが、平角線では自身の持つ剛性で、基体１０にぴったりと巻回される効果を呈するからである。以上により、導電線用のボビンを不要とし、基体１０に導電線が嵌るような溝を不要とするため、導電線４０の寸法、すなわち導電線４０の幅Ｗｗ、導電線４０の厚みＴｗ、導電線４０のピッチＰｗ、巻数（ターン数）など、の設計の自由度、巻線機並びに治具の汎用化が容易である。また、巻線の断面積が同じ条件では、基体を平角線に巻いた方が巻線の厚さを薄くできるため、アンテナの薄型・小型化を図ることにより、無線装置の小型化を実現できる。 Next, an example of a method for forming the conductive wire 40 will be described with reference to FIG. A base body 10 on which power supply terminals 21 and fixing terminals 22 are formed in advance by pattern printing is prepared. The end faces 15 and 16 of the substrate 10 are clamped with a jig (not shown) and set on a winding machine (not shown). Similarly, a long conductive wire 40 having a width Ww of the conductive wire 40 of 0.8 mm and a thickness Tw of the conductive wire 40 of 0.13 mm wound around a reel is set on the conductive wire machine. The power feeding terminal 21 and the conductive wire 40 are soldered and fixed at the connection portion 41. The base wire 10 is rotated and the conductive wire machine is moved in the longitudinal direction of the base body 10 to wind the conductive wire 40 around the base body 10 3.5T (turn).
In the present invention, the conductive wire 40 may be either a round wire or a square wire. However, as described above, the work of the conductive wire to the base 10 is stabilized by using the flat wire. In the case of a round wire or a square wire, the conductive wire 40 may be displaced in the longitudinal direction of the base body 10 during work of the conductive wire, and it may be necessary to form a conductive wire fitting groove in the base body 10, This is because the flat wire exhibits the effect of being tightly wound around the substrate 10 by its own rigidity. As described above, the bobbin for the conductive wire is not required, and the groove for fitting the conductive wire to the base 10 is not required. Therefore, the dimensions of the conductive wire 40, that is, the width Ww of the conductive wire 40, the thickness Tw of the conductive wire 40, the conductive The degree of freedom in design such as the pitch Pw and the number of turns (number of turns) of the wire 40, and the generalization of the winding machine and jig are easy. In addition, under the same winding cross-sectional area, the winding of the substrate around a rectangular wire can reduce the thickness of the winding. Therefore, it is possible to reduce the size of the radio device by reducing the thickness and size of the antenna. .

［アンテナ基体の構成］
基体１０の形状は必要に応じて適宜選択できるが、角柱状とすることによって、実装安定性を向上させることができ、チップアンテナ８０の転がり等を防止できる等の効果を有する。よって、実装安定性や、基板５０上での位置決めを容易にする。
基体１０の材質は誘電体、磁性体、またはそれらの混合物でも良い。
基体１０の材質として誘電体を用いる場合には、波長短縮効果によりアンテナを小型化できる。例えば、アルミナが使える。アルミナの具体的な材料としては、Ａｌ₂Ｏ₃：９２重量％以上，ＳｉＯ₂：６重量％以下，ＭｇＯ：１．５重量％以下，Ｆｅ₂Ｏ₃：０．１％以下，Ｎａ₂Ｏ：０．３重量％以下等が挙げられる。この他にもフォルステライト、チタン酸マグネシウム系やチタン酸カルシウム系、ジルコニア・スズ・チタン系、チタン酸バリウム系や鉛・カルシウム・チタン系、窒化珪素、炭化珪素などのセラミック材料を用いても良い。
基体１０の材質として磁性体を用いる場合には、インダクタンスＬｗを大きくできるため、インピーダンスを大きくしてアンテナのＱ値を低下し、広帯域化できる。
基体１０の材質として誘電体と磁性体の混合物を用いる場合には、波長短縮効果によるチップアンテナの小型化と、アンテナのＱ値を低下できることによる広帯域化が可能である。波長短縮効果は、誘電率ε、透磁率μの両方からチップアンテナの長さをＬとするとＬ∝１／√（εμ）として作用するからである。アンテナのＱ値は、μ／εがインピーダンスを支配して高めるからである。磁性材料として、高透磁率の材料が望ましいが、周波数が高くなるにしたがって損失も増えてくる。このため、携帯電話用アンテナなどでは磁性材料として、高周波でも低損失な材料が望ましく、例えばＭｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、六方晶系フェライトなどが用いられる。また、ラジオ等に用いられる低周波アンテナ用磁性材料としては、パーマロイ、Ｆｅ基アモルファス、Ｃｏ基アモルファス、Ｆｅ基超微結晶材料などの金属軟磁性材料を用いてもよい。 [Configuration of antenna base]
The shape of the substrate 10 can be appropriately selected as necessary. However, the prismatic shape can improve the mounting stability and can prevent the chip antenna 80 from rolling. Therefore, mounting stability and positioning on the substrate 50 are facilitated.
The material of the substrate 10 may be a dielectric, a magnetic material, or a mixture thereof.
When a dielectric is used as the material of the substrate 10, the antenna can be downsized due to the wavelength shortening effect. For example, alumina can be used. Specific materials for alumina include Al ₂ O ₃ : 92% by weight or more, SiO ₂ : 6% by weight or less, MgO: 1.5% by weight or less, Fe ₂ O ₃ : 0.1% or less, Na ₂ O : 0.3% by weight or less. In addition, ceramic materials such as forsterite, magnesium titanate or calcium titanate, zirconia / tin / titanium, barium titanate, lead / calcium / titanium, silicon nitride, silicon carbide may be used. .
When a magnetic material is used as the material of the substrate 10, the inductance Lw can be increased, so that the impedance can be increased to lower the Q value of the antenna, thereby increasing the bandwidth.
When a mixture of a dielectric and a magnetic material is used as the material of the substrate 10, it is possible to reduce the size of the chip antenna due to the wavelength shortening effect and to increase the bandwidth by reducing the Q value of the antenna. This is because the wavelength shortening effect acts as L∝1 / √ (εμ) when the length of the chip antenna is L from both the dielectric constant ε and the magnetic permeability μ. This is because the Q value of the antenna is increased by μ / ε governing the impedance. As the magnetic material, a material having a high magnetic permeability is desirable, but the loss increases as the frequency increases. For this reason, in a mobile phone antenna or the like, a low loss material is desirable as a magnetic material even at a high frequency. For example, Mn—Zn ferrite, Ni—Zn ferrite, hexagonal ferrite, or the like is used. In addition, as a magnetic material for a low-frequency antenna used for a radio or the like, a metal soft magnetic material such as permalloy, Fe-based amorphous, Co-based amorphous, or Fe-based ultrafine crystal material may be used.

［アンテナ装置１］
図５は、上記チップアンテナ８０を回路基板５０に実装しアンテナ装置とした一例を示す。導電線４０の一端は給電用電極パターン５１を介して高周波電源に接続される。固定用パターン５２は、チップアンテナ８０を、印刷形成して設けられた固定用端子２２を介して基板５０に半田付けで固定するためのものである。固定用パターン５２とグランドパターン５３の間にはギャップを介して静電容量が形成される。この実施態様のチップアンテナ８０では、図１（ｂ）（ｃ）を用いて説明したように、導電線４０の開放端は、固定用端子２２ひいては固定用パターン５２と開放部４２を介して離隔されているから、導電線４０とグランドとの間の静電容量Ｃｗｇがより小さく、アンテナとしての帯域幅は広くなる。
図５（ｂ）は図５（ａ）の基板５０のチップアンテナ８０を実装した側から見た平面図、図５（ｃ）は基板５０の裏面側から見た平面図を示す。図５（ｃ）においてチップアンテナ８０が実装された面に対応する部分は、グランドパターン５３は無く、チップアンテナ８０と基板５０との間で静電容量を形成しないようにしている。それにより帯域幅を広くできる。なお、図５（ｂ）において、印刷形成して設けられた給電用端子２１の給電用パターン５１の反対側５１ｂはグランドパターン５３に接続され接地されている。 [Antenna device 1]
FIG. 5 shows an example in which the chip antenna 80 is mounted on a circuit board 50 to form an antenna device. One end of the conductive wire 40 is connected to a high-frequency power source through a power supply electrode pattern 51. The fixing pattern 52 is for fixing the chip antenna 80 to the substrate 50 by soldering via the fixing terminals 22 provided by printing . A capacitance is formed between the fixing pattern 52 and the ground pattern 53 through a gap. In the chip antenna 80 of this embodiment, as described with reference to FIGS. 1B and 1C, the open end of the conductive wire 40 is separated via the fixing terminal 22 and the fixing pattern 52 and the opening portion 42. Therefore, the capacitance Cwg between the conductive line 40 and the ground is smaller, and the bandwidth as an antenna is widened.
5B is a plan view of the substrate 50 in FIG. 5A viewed from the side where the chip antenna 80 is mounted, and FIG. 5C is a plan view of the substrate 50 viewed from the back side. In the part corresponding to the surface on which the chip antenna 80 is mounted in FIG. 5C, the ground pattern 53 is not provided, and no electrostatic capacitance is formed between the chip antenna 80 and the substrate 50. Thereby, the bandwidth can be widened. In FIG. 5B, the opposite side 51b of the power supply pattern 51 of the power supply terminal 21 provided by printing is connected to the ground pattern 53 and grounded.

［アンテナ装置２］
図６は、表面実装型チップアンテナを実装したアンテナ装置を用いた携帯電話等の通信機器９９の部分概略図である。本発明の第2の目的は、スピーカ等の金属機能部品の近くにチップアンテナが配設された場合の相互干渉を防止することであった。そこで、このアンテナ装置では、スピーカ６０やバイブレータ７０などの金属機能部品と、これに隣接してアンテナから放射される電磁波の４分の１波長（λ／４）以内の距離にチップアンテナ８０、８０’を配置するときには、金属機能部品の電源部６３側の端子にフィルタ回路６１、７１を接続したものである。携帯電話の場合は経験的にはチップアンテナの周囲およそ３０ｍｍ以内の範囲に実装される金属機能部品からの影響が大きいと言えるので３０ｍｍ以内を目安にすれば良い。
尚、ここで用いるチップアンテナは、無論上記したチップアンテナ８０を用いても良いが、これに限るものではない。従来周知の通常のチップアンテナ８０’でもよい。即ち、この発明では、金属機能部品とチップアンテナとが隣接するアンテナ装置において、金属機能部品の電源側端子にフィルタ回路を接続することを要旨とするのでチップアンテナの種類は問わない。また、図６ではチップアンテナ８０又は８０’とフィルタ回路６１、７１とは別体に設けた例を示すが、一体に設けてモジュールにすることもできる。チップアンテナとフィルタを一体化したモジュールや、フィルタと金属機能部品を一体化したモジュールを構築することもできる。 [Antenna device 2]
FIG. 6 is a partial schematic diagram of a communication device 99 such as a mobile phone using an antenna device mounted with a surface-mounted chip antenna. A second object of the present invention is to prevent mutual interference when a chip antenna is disposed near a metal functional component such as a speaker. Therefore, in this antenna device, chip antennas 80 and 80 are placed at a distance within a quarter wavelength (λ / 4) of electromagnetic wave radiated from the antenna adjacent to the functional metal parts such as the speaker 60 and the vibrator 70. When 'is placed, filter circuits 61 and 71 are connected to terminals on the power supply unit 63 side of the metal functional component. In the case of a cellular phone, it can be said from experience that the influence from the metal functional parts mounted in the range of about 30 mm or less around the chip antenna is large, so that the range of 30 mm or less may be used as a guide.
Of course, the chip antenna 80 described above may be the chip antenna 80 described above, but is not limited thereto. A conventionally known ordinary chip antenna 80 'may be used. That is, in this invention, since the gist is to connect the filter circuit to the power supply side terminal of the metal functional component in the antenna device in which the metal functional component and the chip antenna are adjacent to each other, the type of the chip antenna is not limited. Further, FIG. 6 shows an example in which the chip antenna 80 or 80 ′ and the filter circuits 61 and 71 are provided separately, but they can be provided integrally as a module. A module in which a chip antenna and a filter are integrated, or a module in which a filter and a metal functional part are integrated can be constructed.

さて、図６において携帯電話９９の通信と制御を司る通信・制御部７３には、電源部６３が線路６７、７７で接続され、フィルタ６１、７１を介してスピーカ６０やバイブレータ７０に駆動電流を供給する。一方、チップアンテナ８０または８０’が線路６５を介して接続される。回路基板上に通信・制御部７３や電源部６３のＩＣが配設され、線路６４、６５、６７、７４、７７はプリント配線されている。回路基板５０は、切欠きを設けてスピーカ６０やバイブレータ７０を別体に配設している。そして、スピーカ６０やバイブレータ７０とフィルタ６１、７１との接続は、リード線６２，７２による。このように別体に配設することにより低背化できる。更に携帯電話９９の厚み（Ｚ方向の寸法）を減らす工夫として、チップアンテナ８０または８０’はプリント基板５０の裏面に配設している。フィルタ６１、７１は、図７に示すようにＬＣフィルタ６１１、６１２で構成され、ここでは特定の周波数帯をカットするノッチフィルタとした。このように本発明は、図７に示すように金属機能部品であるスピーカ６０及び／またはバイブレータ７０の電源側端子にノッチフィルタ等のフィルタ回路を接続したものである。 In FIG. 6, a power source 63 is connected to the communication / control unit 73 that controls communication and control of the mobile phone 99 via lines 67 and 77, and a drive current is supplied to the speaker 60 and the vibrator 70 via the filters 61 and 71. Supply. On the other hand, the chip antenna 80 or 80 ′ is connected via the line 65. ICs of the communication / control unit 73 and the power supply unit 63 are disposed on the circuit board, and the lines 64, 65, 67, 74, and 77 are printed and wired. The circuit board 50 is provided with a notch and the speaker 60 and the vibrator 70 are provided separately. The speaker 60 and the vibrator 70 are connected to the filters 61 and 71 through lead wires 62 and 72. In this way, it is possible to reduce the height by arranging them separately. Further, as a device for reducing the thickness (dimension in the Z direction) of the cellular phone 99, the chip antenna 80 or 80 'is disposed on the back surface of the printed board 50. The filters 61 and 71 are composed of LC filters 611 and 612 as shown in FIG. 7, and here are notch filters for cutting a specific frequency band. Thus, in the present invention, a filter circuit such as a notch filter is connected to the power supply side terminals of the speaker 60 and / or the vibrator 70 which are metal functional parts as shown in FIG.

（実施例１）
以下、実施例により本発明のチップアンテナ８０を具体的に説明する。幅３ｍｍ、長さ１５ｍｍ，高さ２ｍｍの誘電体の基体１０に、導電線４０の幅Ｗｗ＝０．８ｍｍ、導電線４０の厚みＴｗ＝０．１３ｍｍの銅線を３．５ターン巻回した。凹部３０の深さｄｇは０．５ｍｍとした。給電用端子２１と固定用端子２２は、予めパターン印刷したＡｇ電極を用いた。
図８は、このようなチップアンテナ８０を基板５０に実装したものを組み込んだ通信機器９９を示す。この通信機器９９を電波暗室で、ネットワークアナライザを用いたアンテナの利得測定装置にかけて、アンテナの電力利得、指向性パターンを測定した。測定したのは図９に示すＺＸ平面においてであり、垂直偏波と水平偏波の振動方向は、図９に示した方向成分である。
図１０に垂直偏波（実線）と水平偏波（破線）の電力利得、指向性パターンを示す。このように実施例のアンテナは良好なアンテナ特性を有することが確認された。
また、平均利得の周波数特性を図１１に示す。平均利得は、図１０に示す垂直偏波の利得の平均値を示す。広い周波数範囲にわたって−４ｄＢｉ以上の良好なアンテナ利得の得られることが分かる。すなわち広帯域であることが分かる。ここで、ｄＢｉは基準アンテナに対するアンテナが放射する出力の測定単位で、デシベルで表示される。
次に、図２３に示す従来のチップアンテナを用いて同様の試験を行った。この場合の平均利得は−７ｄＢｉと低かった。また帯域幅も本発明のアンテナに比べ１／２程度であり狭かった。 Example 1
Hereinafter, the chip antenna 80 of the present invention will be specifically described with reference to examples. A copper wire having a width Ww = 0.8 mm of the conductive wire 40 and a thickness Tw = 0.13 mm of the conductive wire 40 was wound around the dielectric substrate 10 having a width of 3 mm, a length of 15 mm, and a height of 2 mm for 3.5 turns. . The depth dg of the recess 30 was 0.5 mm. The power feeding terminal 21 and the fixing terminal 22 are Ag electrodes that have been pattern-printed in advance.
FIG. 8 shows a communication device 99 incorporating such a chip antenna 80 mounted on a substrate 50. The communication device 99 was subjected to an antenna gain measuring apparatus using a network analyzer in an anechoic chamber, and the antenna power gain and directivity pattern were measured. The measurement was performed on the ZX plane shown in FIG. 9, and the vibration directions of the vertically polarized waves and the horizontally polarized waves are the direction components shown in FIG.
FIG. 10 shows power gains and directivity patterns of vertically polarized waves (solid lines) and horizontally polarized waves (broken lines). Thus, it was confirmed that the antennas of the examples have good antenna characteristics.
Further, FIG. 11 shows frequency characteristics of average gain. The average gain indicates the average value of the gain of vertical polarization shown in FIG. It can be seen that a good antenna gain of -4 dBi or more can be obtained over a wide frequency range. That is, it can be seen that the bandwidth is wide. Here, dBi is a unit of measurement of the output radiated by the antenna with respect to the reference antenna, and is expressed in decibels.
Next, a similar test was performed using the conventional chip antenna shown in FIG. The average gain in this case was as low as -7 dBi. Also, the bandwidth was about 1/2 that of the antenna of the present invention, which was narrow.

（実施例２）
図１２は別の実施例を示す。図１２（ａ）は、実施例１で印刷形成して設けられた固定用端子２２をグランドパターン５３に接続した例を示す。図１２（ｂ）は実装面を見た上面図、図１２（ｃ）はその裏側から見た平面図を示す。この場合には、図１に示した開放端４２とグランドパターン５３との距離が縮まって、形成される静電容量が大きくなる。また、本実施例では、チップアンテナの給電端子と基板側の接地導体を接続している。この構造により、アンテナ入力側インピーダンスを５０Ωに整合した。このようにして帯域幅、アンテナ利得を調整できる。この場合も実施例１と同様、周波数８５０ＭＨｚにおいて帯域幅は１２０ＭＨｚあり、携帯電話の通信帯域には十分である。また、アンテナ利得は０ｄＢであり、従来のホイップアンテナに比較しても同等以上の性能が得られた。 (Example 2)
FIG. 12 shows another embodiment. FIG. 12A shows an example in which the fixing terminal 22 provided by printing in Example 1 is connected to the ground pattern 53. 12B is a top view of the mounting surface, and FIG. 12C is a plan view of the mounting surface. In this case, the distance between the open end 42 and the ground pattern 53 shown in FIG. 1 is reduced, and the capacitance formed is increased. In this embodiment, the power supply terminal of the chip antenna and the ground conductor on the substrate side are connected. With this structure, the impedance on the antenna input side was matched to 50Ω. In this way, the bandwidth and antenna gain can be adjusted. In this case, as in the first embodiment, the bandwidth is 120 MHz at the frequency of 850 MHz, which is sufficient for the communication band of the mobile phone. The antenna gain was 0 dB, and the same or better performance was obtained compared to the conventional whip antenna.

（実施例３）
図１３は、導電線４４、４５を２つ巻回してデュアルバンドに対応させた例を示す。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）を反対側から見た図である。第１の導電線４４は印刷形成して設けられた、給電用端子２１Ｌから時計方向に基体１０に巻回されて開放端４３Ｌを形成し、第２の導電線４５は、印刷形成して設けられた給電用端子２１Ｒから反時計方向に基体１０に巻回されて開放端４３Ｒを形成する。図１３（ｃ）は、アンテナを基板５０に実装したものを示す。表面実装型チップアンテナ８０の両端の給電用端子２１Ｒ、２１Ｌは給電用パターン５１Ｒ、５１Ｌを介して高周波電源に接続される。この場合も実施例１と同様、良好な帯域幅とアンテナ利得が得られた。各々の巻線の巻数を変えることにより、それぞれの共振周波数が異なり、デュアルバンド動作が発生する。また、実施例３の場合には互いの巻線方向が反対方向について述べたが、巻線方向が同じ場合でも、デュアルバンドのアンテナ動作は発生する。 (Example 3)
FIG. 13 shows an example in which two conductive wires 44 and 45 are wound to correspond to the dual band. FIG.13 (b) is the figure which looked at Fig.13 (a) from the opposite side. The first conductive line 44 is formed by printing and is wound around the base 10 in the clockwise direction from the power supply terminal 21L to form the open end 43L, and the second conductive line 45 is provided by printing. The open terminal 43R is formed by being wound around the base body 10 counterclockwise from the feeding terminal 21R. FIG. 13C shows the antenna mounted on the substrate 50. The power supply terminals 21R and 21L at both ends of the surface-mounted chip antenna 80 are connected to a high frequency power supply via power supply patterns 51R and 51L. In this case, as in Example 1, a good bandwidth and antenna gain were obtained. By changing the number of turns of each winding, the respective resonance frequencies are different and a dual band operation occurs. In the case of the third embodiment, the winding directions are opposite to each other. However, even when the winding directions are the same, dual-band antenna operation occurs.

図１４は、更に別の実施例を示す。第１の導電線４４は、基体１０の実装面（裏面）の一端の端子部に印刷形成して設けられた給電用端子２１Ｌから時計方向に基体１０に巻回されて開放端４３Ｌを形成し、第２の導電線４５は、基体１０の中央部に印刷形成された給電用端子２１Ｍから同じく時計方向に巻回されて開放端４３Ｍを形成する。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）を反対側から見た図である。この場合も実施例１と同様、良好な帯域幅とアンテナ利得が得られた。具体的には、周波数８５０ＭＨｚにおいて帯域幅は１１０ＭＨｚ、アンテナ利得は０ｄＢであり、従来のチップアンテナやホイップアンテナに比べても同等以上の性能が得られた。
図１５は、本発明に係る表面実装型チップアンテナの切り替えを説明する模式図である。図１５（Ａ）は実施例１、実施例２に示すようにアンテナ素子が１個の場合、図１５（Ｂ）はアンテナ素子が２個の場合を示す。後者の場合は、実施例３、実施例４に示したように単一の基体１０に巻回された第１の導電線４４、第２の導電線４５から独立に信号を送受信することができ、そのための入出力端子を単一の基体から形成することができる。従って、アンテナ共用器や帯域通過フィルタ、スイッチが不要である。本発明に係る表面実装型チップアンテナが図１１で示したように広い帯域幅を持つから、周波数の離れたＦ１、Ｆ２の異なる信号でも１個の表面実装型チップアンテナで対応できるためである。 FIG. 14 shows still another embodiment. The first conductive wire 44 is wound around the base body 10 in the clockwise direction from a power supply terminal 21L provided by printing on a terminal portion at one end of the mounting surface (back surface) of the base body 10 to form an open end 43L. The second conductive wire 45 is similarly wound clockwise from a power supply terminal 21M printed and formed at the center of the base 10 to form an open end 43M. FIG.14 (b) is the figure which looked at Fig.14 (a) from the opposite side. In this case, as in Example 1, a good bandwidth and antenna gain were obtained. Specifically, at a frequency of 850 MHz, the bandwidth is 110 MHz and the antenna gain is 0 dB, which is equivalent to or better than conventional chip antennas and whip antennas.
FIG. 15 is a schematic diagram for explaining the switching of the surface-mounted chip antenna according to the present invention. 15A shows the case where there is one antenna element as shown in Embodiments 1 and 2, and FIG. 15B shows the case where there are two antenna elements. In the latter case, signals can be transmitted and received independently from the first conductive wire 44 and the second conductive wire 45 wound around the single substrate 10 as shown in the third and fourth embodiments. The input / output terminals for this purpose can be formed from a single substrate. Therefore, an antenna duplexer, a band pass filter, and a switch are unnecessary. This is because the surface-mounted chip antenna according to the present invention has a wide bandwidth as shown in FIG. 11, so that signals with different frequencies F1 and F2 having different frequencies can be handled by one surface-mounted chip antenna.

（実施例５）
図１６、図１７は、本発明の表面実装型チップアンテナ８０を実装した通信機器９９の別実施例を示す図である。表面実装型チップアンテナ８０は、図８に示した実装位置のみならず種々の位置に配設することができる。本発明の表面実装型チップアンテナ８０が、図１０で示したように良好な指向性パターンを示すからである。また、いずれもチップアンテナと送受信回路を伝送線路で接続している。この線路は同軸ケーブル、フレキシブル・ケーブル、基板上に形成したマイクロ・ストリップ線路等で構成してもよい。さらに、図１６のようにアンテナを携帯電話のキーボード側のマイク付近に配置した場合、携帯電話を使用したときアンテナから人体頭部が離れるため、アンテナから送信される電磁波の一部が人体（頭部）に吸収されるのを低減することにより、指向性の乱れを軽減し安定に通信できる効果がある。 (Example 5)
16 and 17 are diagrams showing another embodiment of the communication device 99 on which the surface-mounted chip antenna 80 of the present invention is mounted. The surface-mounted chip antenna 80 can be disposed at various positions in addition to the mounting position shown in FIG. This is because the surface-mounted chip antenna 80 of the present invention exhibits a good directivity pattern as shown in FIG. In both cases, the chip antenna and the transmission / reception circuit are connected by a transmission line. This line may be constituted by a coaxial cable, a flexible cable, a microstrip line formed on a substrate, or the like. Further, when the antenna is arranged near the microphone on the keyboard side of the mobile phone as shown in FIG. 16, when the mobile phone is used, the human head is separated from the antenna. Part) is reduced, the effect of reducing the disturbance of directivity and enabling stable communication.

（実施例６）
本発明のもう一つの発明は、チップアンテナとスピーカ、バイブレータ、小型ＣＣＤカメラ等の金属機能部品を近接して配置した場合のアンテナ装置に関し、この金属機能部品の電源側端子にフィルタ回路を接続したことを要旨とするものである（図６、図７参照）図７に示した等価回路において１．５７５ＧＨｚを中心としたノッチフィルタ６１および７１のコンデンサＣを０．５ｐＦ、インダクタＬを１８ｎＨとした場合の周波数特性をネットワークアナライザで測定した結果を図１８に示す。ノッチフィルタの挿入損失（＝Ｓ２１パラメータ測定値［ｄＢ］の絶対値）は周波数１５７５ＭＨｚ付近で最大４７ｄＢとなった。また、挿入損失が大きくなるほど入力信号を遮断し易くなると共に、この遮断周波数ｆｃ［Ｈｚ］はノッチフィルタの回路素子（Ｌ、Ｃ）の組合せから次式により決定される。
ｆｃ＝２π／√（Ｌ×Ｃ）
このような１５７５ＭＨｚを中心とした周波数特性のフィルタを用いることにより、アンテナの共振周波数１５７５ＭＨｚの共振電流が金属機能部品に流れるのを防止できる。図６に示すノッチフィルタ６１および７１がない場合、チップアンテナを流れる共振電流の電磁結合により、アンテナ周囲の金属部分が接地導体にアンテナ電流を妨げる向きに電流が流れる。この結果、アンテナから空間への電磁波の放射が阻害されることにより、放射効率や利得が低下してしまう。図６のように、金属部品と基板上の接地導体との間に電磁波と同じ周波数帯域のノッチフィルタを設けることにより、金属部分を流れる電流を阻害し、アンテナから効率よく電磁波を放射できる。アンテナの共振電流によって金属部分に電流が誘起される距離は、電磁波の４分の１波長（λ／４）以下で起こりやすい。この距離は、
λ／４＝３００×１０００／４ｆ₀
によって求められる。本実施例においてチップアンテナと金属機能部品は、λ／４（約４８ｍｍ）以内の距離に配置されていたので、アンテナの高効率化や高利得化に効果があった。因みに、無線ＬＡＮやブルートゥースで用いられる２４００ＭＨｚ帯では約３０ｍｍ以内、５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮでは約１５ｍｍ以内となる。しかし、８００ＭＨｚ帯の携帯電話システムでは現実的な範囲としてλ／１０程度の３７ｍｍ以内、経験的には３０ｍｍ以内が目安となるであろう。 (Example 6)
Another invention of the present invention relates to an antenna device when a chip antenna and a metal functional component such as a speaker, a vibrator, and a small CCD camera are arranged close to each other, and a filter circuit is connected to a power supply side terminal of the metal functional component. (See FIGS. 6 and 7) In the equivalent circuit shown in FIG. 7, the capacitors C of the notch filters 61 and 71 centered at 1.575 GHz are set to 0.5 pF, and the inductor L is set to 18 nH. FIG. 18 shows the result of measuring the frequency characteristics in this case with a network analyzer. The insertion loss of the notch filter (= the absolute value of the S21 parameter measured value [dB]) was 47 dB at the maximum near the frequency of 1575 MHz. Further, the larger the insertion loss, the easier it is to cut off the input signal, and the cut-off frequency fc [Hz] is determined from the combination of notch filter circuit elements (L, C) by the following equation.
fc = 2π / √ (L × C)
By using such a filter having a frequency characteristic centered on 1575 MHz, it is possible to prevent a resonance current having an antenna resonance frequency of 1575 MHz from flowing into the metal functional component. Without the notch filters 61 and 71 shown in FIG. 6, due to the electromagnetic coupling of the resonance current flowing through the chip antenna, a current flows in a direction in which the metal portion around the antenna interferes with the antenna current in the ground conductor. As a result, radiation efficiency and gain are reduced by inhibiting the radiation of electromagnetic waves from the antenna to the space. As shown in FIG. 6, by providing a notch filter having the same frequency band as that of the electromagnetic wave between the metal component and the ground conductor on the substrate, the current flowing through the metal part is inhibited, and the electromagnetic wave can be efficiently radiated from the antenna. The distance at which the current is induced in the metal part by the resonance current of the antenna is likely to occur at a quarter wavelength (λ / 4) or less of the electromagnetic wave. This distance is
λ / 4 = 300 × 1000 / 4f ₀
Sought by. In the present embodiment, the chip antenna and the metal functional component are arranged at a distance within λ / 4 (about 48 mm), which is effective in increasing the efficiency and gain of the antenna. Incidentally, it is within about 30 mm in the 2400 MHz band used in wireless LAN and Bluetooth, and is within about 15 mm in the wireless LAN of 5 GHz band. However, in a mobile phone system in the 800 MHz band, as a practical range, a range of about λ / 10 within 37 mm, and empirically, within 30 mm will be a standard.

次に、図１９は、平均利得の周波数特性を示す。なお、このときの試験条件は図１８の場合と同様である。測定器はネットワークアナライザである。利得の測定に際しては、電波無響暗室内で送信用アンテナとして用いた被試験アンテナからの放射電力を受信用基準アンテナで受信し、この受信電力と送信用アンテナとして基準アンテナを用いた場合の受信電力に対する比として評価した。単位ｄＢｉｃは、円偏波をすべての方向に一様に電力を放射する仮想的なアンテナに対する利得の表示を示すデシベル値である。実線は本発明、破線は比較例を示す。曲線Ａは金属機能部品としてスピーカ６０のみを搭載してフィルタ６１を設けた場合、曲線Ｂはスピーカ６０とバイブレータ７０を搭載してフィルタ６１、７１を設けた場合である。曲線Ｃは比較例であり、フィルタ６１、７１のいずれも使用しない場合である。
図１９から、比較例の曲線Ｃに比べて、フィルタを入れた曲線Ｂは平均利得で１ｄＢ以上の改善が見られる。これはフィルタ６１、７１を設けた効果である。 Next, FIG. 19 shows frequency characteristics of average gain. The test conditions at this time are the same as in FIG. The measuring instrument is a network analyzer. When measuring the gain, the radiated power from the antenna under test used as the transmitting antenna in the anechoic chamber is received by the receiving reference antenna, and this received power is received when the reference antenna is used as the transmitting antenna. Evaluated as a ratio to power. The unit dBic is a decibel value indicating a gain display for a virtual antenna that radiates power uniformly in all directions with circularly polarized waves. A solid line indicates the present invention, and a broken line indicates a comparative example. Curve A is the case where only the speaker 60 is mounted as a metal functional component and the filter 61 is provided, and curve B is the case where the speaker 60 and the vibrator 70 are mounted and the filters 61 and 71 are provided. Curve C is a comparative example, and neither of the filters 61 and 71 is used.
From FIG. 19, compared with the curve C of the comparative example, the curve B with the filter shows an improvement of 1 dB or more in average gain. This is an effect of providing the filters 61 and 71.

本発明によれば、簡単な工程で製造でき且つ調整もでき、実装安定性も良いもので、なお且つ広帯域幅で放射効率が向上したアンテナ特性に優れたチップアンテナとアンテナ装置が実現できる。そして、携帯電話システム、無線ＬＡＮ、ブルートゥース等の通信機器に用いるのに好適である。 According to the present invention, it is possible to realize a chip antenna and an antenna device which can be manufactured and adjusted by a simple process, have good mounting stability, and have excellent antenna characteristics with a wide bandwidth and improved radiation efficiency. And it is suitable for using for communication apparatuses, such as a mobile telephone system, wireless LAN, and Bluetooth.

本発明の表面実装型チップアンテナの一実施例を示す図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）は導電線を透視した斜視図、（ｃ）は当該アンテナを反対側から見た斜視図である。It is a figure which shows one Example of the surface mount type chip antenna of this invention. (A) is a perspective view, (b) is a perspective view seen through a conductive wire, and (c) is a perspective view of the antenna seen from the opposite side. 本発明のアンテナの作用効果を説明する図で、（Ａ）は本発明の表面実装型チップアンテナ、（Ｂ）は比較例の表面実装型チップアンテナであって基板に実装した場合の正面図である。It is a figure explaining the effect of the antenna of this invention, (A) is the surface mount type chip antenna of this invention, (B) is the surface mount type chip antenna of a comparative example, and is a front view at the time of mounting on a board | substrate. is there. 本発明の表面実装型チップアンテナの等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the surface mount type chip antenna of the present invention. 導電線断面を模式的に示す図で、（Ａ）は平角導線を用いた本発明の場合、（Ｂ）は丸導線を用いた比較例の場合である。It is a figure which shows a conductive wire cross section typically, (A) is the case of this invention using a flat conducting wire, (B) is the case of the comparative example using a round conducting wire. 本発明の表面実装型チップアンテナを基板に実装した図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は基板の実装面を見た平面図、（ｃ）は、実装面の裏側から見た平面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the figure which mounted the surface mounted chip antenna of this invention on the board | substrate, (a) is a perspective view, (b) is the top view which looked at the mounting surface of the board, (c) is the plane seen from the back side of the mounting surface FIG. 本発明のアンテナ装置に係わるもので、チップアンテナと金属機能部品を近接して設けた場合の実施例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an embodiment in the case where a chip antenna and a metal functional component are provided close to each other, relating to the antenna device of the present invention. 金属機能部品の電源部側端子に接続したフィルタ回路の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the filter circuit connected to the power supply unit side terminal of the metal functional component. 本発明の表面実装型チップアンテナを実装した通信機器の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the communication apparatus which mounted the surface mount type chip antenna of this invention. 本発明に係る表面実装型チップアンテナの電力利得、指向性パターンを測定する範囲を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the range which measures the power gain and directivity pattern of the surface mount chip antenna according to the present invention. 本発明に係る表面実装型チップアンテナの電力利得、指向性パターン図である。It is a power gain and directivity pattern diagram of the surface mount chip antenna according to the present invention. 本発明に係る表面実装型チップアンテナの平均利得の周波数特性を示した図である。It is the figure which showed the frequency characteristic of the average gain of the surface mount type chip antenna which concerns on this invention. 本発明の別の実施例の表面実装型チップアンテナを基板に実装した図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は基板の実装面を見た平面図、（ｃ）は、実装面の裏側から見た平面図である。It is the figure which mounted the surface mounted chip antenna of another Example of this invention on the board | substrate, (a) is a perspective view, (b) is the top view which looked at the mounting surface of the board | substrate, (c) is a mounting surface. It is the top view seen from the back side. 本発明の更に別の実施例の表面実装型チップアンテナを示した図で、（ａ）は正面の斜視図、（ｂ）は反対側から見た斜視図である。（ｃ）は基板に実装した図である。It is the figure which showed the surface mount type chip antenna of another Example of this invention, (a) is a front perspective view, (b) is the perspective view seen from the other side. (C) is the figure mounted on the board | substrate. 本発明の更に別の実施例の表面実装型チップアンテナを示した図で、（ａ）は正面の斜視図、（ｂ）は反対側から見た斜視図である。It is the figure which showed the surface mount type chip antenna of another Example of this invention, (a) is a front perspective view, (b) is the perspective view seen from the other side. 本発明に係る表面実装型チップアンテナの切り替えを説明する模式図である。（Ａ）はアンテナ素子が一個の場合を示す図、（Ｂ）はアンテナ素子が２個の場合を示す図である。It is a schematic diagram explaining the switching of the surface mount chip antenna according to the present invention. (A) is a figure which shows the case where there is one antenna element, (B) is the figure which shows the case where there are two antenna elements. 本発明の表面実装型チップアンテナを実装した通信機器の別実施例を示す図である。It is a figure which shows another Example of the communication apparatus which mounted the surface mounted chip antenna of this invention. 本発明の表面実装型チップアンテナを実装した通信機器の更に別の実施例を示す図である。It is a figure which shows another Example of the communication apparatus which mounted the surface mounted chip antenna of this invention. （Ａ）は、図６、図７に示したアンテナ装置に用いたノッチフィルタのスミスチャート図、（Ｂ）は定在波比Ｓ_２１の周波数特性図を示す。(A) is 6, the Smith chart of a notch filter used in the antenna device shown in FIG. 7, (B) shows a frequency characteristic diagram of the standing wave ratio S _21. 図６、図７に示したアンテナ装置の平均利得を比較例と共に示した周波数特性図である。FIG. 8 is a frequency characteristic diagram showing an average gain of the antenna device shown in FIGS. 6 and 7 together with a comparative example. アンテナ基体の高さと凹溝の比（Ｔ／Ｈ）とＱ値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the height of an antenna base | substrate, the ratio (T / H) of a ditch | groove, and Q value. アンテナ基体の高さと凹溝の比（Ｔ／Ｈ）と帯域幅との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the height of an antenna base | substrate, the ratio (T / H) of a ditch | groove, and a bandwidth. 従来の表面実装型チップアンテナの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the conventional surface mount type chip antenna. 従来の他の表面実装型チップアンテナの例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the other conventional surface mount type chip antenna.

Explanation of symbols

１０：基体
１１：実装面となる主面
１２：実装面に対向する主面
１３：給電側側面
１４：開放端側側面
１５、１６：端面
２１：給電用端子
２１ａ，２１ｂ：給電用端子
２２：固定用端子
２３：グランド端子
３０：凹部
４０：導電線
４１：接続部
４２：開放部
４３：開放端
４４：第１の導電線
４５：第２の導電線
５０：基板
５１：給電用パターン
５２：固定用パターン
５３：グランドパターン
６０：スピーカ
６１，７１：フィルタ
６３：電源部
６２、７２：リード線
７０：バイブレータ
７３：通信・制御部
８０、８０’：チップアンテナ
９９：通信機器
Ｃｗｇ：導電線とグランドとの間の静電容量
Ｃｗｓ：導電線の線間容量
ｄｇ：凹部の深さ
Ｌｗ：導電線のインダクタンス
Ｐｗ：導電線のピッチ
Ｗｗ：導電線の幅
Ｔｗ：導電線の厚み
ＥＬ：電気力線
10: Base 11: Main surface 12 as mounting surface: Main surface 13 facing the mounting surface 13: Power supply side surface 14: Open end side surface 15, 16: End surface 21: Power supply terminals 21a, 21b: Power supply terminal 22: Fixing terminal 23: Ground terminal 30: Recess 40: Conductive wire 41: Connection portion 42: Opening portion 43: Open end 44: First conductive wire 45: Second conductive wire 50: Substrate 51: Feeding pattern 52: Fixing pattern 53: Ground pattern 60: Speakers 61, 71: Filter
63: Power supply unit 62, 72: Lead wire 70: Vibrator 73: Communication / control unit 80, 80 ': Chip antenna 99: Communication device Cwg: Capacitance between conductive wire and ground Cws: Between conductive wires Capacitance dg: Depth Lw: Conductive wire inductance Pw: Conductive wire pitch Ww: Conductive wire width Tw: Conductive wire thickness EL: Electric field lines

Claims

A substrate made of a dielectric material, a magnetic material, or a mixture thereof, at least one conductive wire wound around the substrate, at least one power supply terminal for supplying power to the conductive wire, and fixing the substrate to the substrate ; and a fixing terminal for become in, the mounting surface of the substrate opposite to the substrate for mounting a terminal portion of the said feeding terminal is fixed terminals are provided, with the exception of the terminal portion A recess is formed in the longitudinal direction of the base, and the power supply terminal and the fixing terminal are formed by printing on the mounting surface so that they can be directly fixed to the substrate, and the conductive wire is formed by the substrate and the recess. A surface-mounted chip antenna, wherein the surface-mounted chip antenna is wound around the recess so as to be within a gap .

The surface-mounted chip antenna according to claim 1, wherein the conductive wire is a flat conductive wire and is spirally wound around the recess.

The base of the chip antenna has a height of 5 mm or less, the length of the base of 30 mm or less, the concave portion has a height of 1/2 or less of the base, and the rectangular conductor has a width of 2 mm or less and a thickness of 0.01-0. The surface-mounted chip antenna according to claim 2, wherein the surface-mounted chip antenna is 2mm.

3. The surface-mounted chip antenna according to claim 1, wherein the surface-mounted chip antenna can correspond to a plurality of frequency bands including a plurality of the conductive wires and at least two terminal portions. 4.

A communication device comprising the surface-mounted chip antenna according to claim 1.